超解像顕微鏡市場 サイズと展望 2024-2032

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市場動向

超解像顕微鏡市場の牽引要因

研究開発費の増加

ナノテクノロジー、半導体製造、神経科学、ライフサイエンスなどの分野における研究開発活動の増加により、超解像顕微鏡の採用が増加しています。これらの顕微鏡は最大10nmの画像解像度を提供し、細胞シグナル伝達系の観察や癌細胞の増殖研究に不可欠です。走査型プローブ顕微鏡は、気体や液体環境にも最適で、倍率が光源の波長に依存しないため、絶縁体や導体の試料の観察が可能です。

技術の進歩

超解像顕微鏡は、疾患へのより深い理解を提供することで、研究者による新しいワクチンや効果的な医薬品の開発を支援します。スペクトル多重化、生細胞顕微鏡、蛍光ベースの成分分析などの最近の進歩は、市場の拡大にプラスの影響を与えています。ライフサイエンス分野の研究拡大に伴い、高度な技術を搭載した顕微鏡の需要が高まると予想されており、市場にも好影響を与えるでしょう。例えば、ニコンは2015年3月に、生細胞現象を超高解像度で撮影できるNikon STORM4.0を発表しました。また、ツァイスはELYRAモジュールにPALM技術を導入し、1回の露光で細胞の3D画像を取得できるようになりました。軸方向解像度は50～80nm、横方向解像度は20～30nmです。

超解像顕微鏡市場の抑制要因

超解像顕微鏡の高コスト

超解像顕微鏡の価格と運用コストの上昇は、予測期間中の市場拡大を抑制すると予想されます。英国王立化学協会は、ドイツで20ナノメートルの解像度を持つSTED顕微鏡を開発しました。顕微鏡は細胞生物学研究に多くの新たな機会をもたらしてきましたが、商業規模では法外な価格設定が大きな障壁となっていました。中小規模の研究グループの多くは、政府や企業からの資金に依存しており、購買力が限られています。

超解像顕微鏡の市場機会

ライフサイエンスにおける顕微鏡の利用拡大

ライフサイエンス分野は、顕微鏡の応用にますます依存するようになっています。顕微鏡技術の発展に伴い、イメージングの可能性は高まっています。ナノイメージングや回折に制約されない光学的手法によって、生物学的現象の理解は大きく変わりつつあります。高度な超解像顕微鏡を用いることで、分子分析が可能になります。顕微鏡の最新の用途は、ナノスケールでの細胞評価です。

最新の超解像顕微鏡技術であるSTEDは、生きた生物試料への適応性に優れているため、ライフサイエンス分野において価値の高い技術となっています。 SIMは、生細胞イメージングに加え、3次元イメージングも可能です。最新の超解像顕微鏡では、タンパク質、RNA、DNA細胞のイメージングが可能です。さらに、顕微鏡はがんなどの疾患に関する重要な医学研究にも利用されています。初期の発がん過程においては、超解像顕微鏡を用いることで、高次クロマチンフォールディングを観察することができます。生命科学分野における顕微鏡の応用拡大に伴い、超解像顕微鏡の市場は拡大しています。

セグメント分析

世界の超解像顕微鏡市場は、製品、技術、用途、エンドユーザー別にセグメント化されています。

製品ベースでは、自動化セグメントが動作モード別で超解像顕微鏡市場を席巻しています。これは、ユーザーの介入を最小限に抑えながら、高スループットで一貫した画像結果を提供できるためです。自動化システムは、生産性と精度を向上させるため、時間と精度が極めて重要な大規模な研究や治療現場で特に有用です。複雑な画像処理とデータ管理を可能にする強力なソフトウェア機能も、手動システムよりも自動化システムの普及を後押ししています。

技術ベースでは、超解像市場はSTED、SIM、STORM、PALM、FPALMの4つに分類されます。

STEDセグメントは市場への貢献度が最も高く、予測期間中に8.80%のCAGRで成長すると予想されています。これは、ナノスコピー、生命科学、材料科学、細胞生物学、神経生物学におけるSTED顕微鏡の需要の高まりによるものです。STED顕微鏡は、回折限界顕微鏡では困難であった構造的および機能的関係の詳細な探索を可能にします。また、ナノスケールにおける材料科学および細胞生物学の研究にも役立ちます。生細胞顕微鏡やスペクトル多重化といった近年の進歩により、蛍光に基づく成分およびナノスケール材料の分析が可能になりました。

SIM顕微鏡は、生細胞イメージングと3Dイメージングを同時に実行できるなど、いくつかの利点を提供します。これらの利点と、主要なプレーヤーによって実現されたその他の追加機能により、SIMの需要は増加すると予想されます。SIMはあらゆる蛍光色素に対応し、2Dサンプルをわずか1秒で迅速に処理します。革新的なニコンN-SIMアプローチは、CFIアポクロマートTIRF 100倍と構造化照明顕微鏡を用いて、微細な細胞内構造と相互作用する機能を画像化します。ライフテクノロジー分野では、CellLight、Alexa Fluor、DAPI、Cell MaskMitoTrackerなど、様々な切片を観察するための試薬が利用可能です。

STORM顕微鏡の需要は、技術の進歩、様々な産業界との連携、そして政府資金による研究により増加すると予想されています。例えば、ニコンは2015年3月にNikon STORM 4.0を発表し、生細胞の超解像撮影を可能にしました。2D画像では20～30nmの横方向解像度が得られました。3D画像の作成によって2つの焦点面を作成することで、50～60nmの精度で分子を区別することが可能です。PALMとSTORMのデータと画像の収集には、約40nmのリアルタイム解像度を持つQuickPALMが採用されています。

FPALMを他のいくつかの技術と組み合わせて使用​​することで、より高い解像度を実現できます。 PALMIRA（PALM + Independently Running Collecting）法は、データ取得速度を100倍にします。従来の顕微鏡では解像度の限界で対応できなかった、光活性化緑色蛍光タンパク質（PA-GFP）におけるFPALMの使用により、多くの生物学的課題が解決されました。さらに、FPALMは、運動の定量化に加えて、固定細胞および生細胞における膜、細胞骨格、細胞質タンパク質のイメージングを可能にします。ダイナミック（生細胞）FPALMは、単一分子の軌跡モーメントをミリ秒単位でリアルタイムに画像化できます。

用途別では、世界の超解像顕微鏡市場は、ナノテクノロジー、ライフサイエンス、材料科学、半導体、その他の用途に分かれています。

ナノテクノロジー分野は最も高い市場シェアを占めており、予測期間中は8.70%のCAGRで成長すると予想されています。超解像イメージングは​​、ナノテクノロジーに応用される、非常に新しい分野です。強力な技術の一つとして、ナノマテリアルと生物との相互作用を高解像度の3D画像で描写することが挙げられます。1D超分子ファイバー内の交換チャネルは、超解像確率的光学再構成顕微鏡法（STORM）イメージングによってより深く理解されるようになりました。超解像顕微鏡法は、生体高分子とナノ粒子の相互作用を明らかにすることができます。金属ナノ構造（銀ナノワイヤ、金ナノトライアングルアレイ）とタンパク質の相互作用は、光活性化光学顕微鏡法（PALM）による超解像イメージングに適した蛍光タンパク質を用いることで実現されています。これは、血管異常の特定に使用される最も古いイメージング技術です。

ライフサイエンス分野を牽引する主な要因の一つは、医学における顕微鏡法の利用拡大です。これらの小さな筋肉は、機能不全になると不整脈、収縮、心不全を引き起こすため、その調査は困難でした。顕微鏡を用いた従来の診断用途は、生命科学の他の分野への広がりとともに拡大しています。超解像顕微鏡は、卵巣がん、HIV、サルコメアの変化の検出など、様々な用途があります。SIMとSTEDを組み合わせた技術である相関光同位体ナノスコピー（COIN）を用いて、細胞内構造における代謝とターンオーバーの詳細な調査が行われました。100mW未満のレーザー出力で、ゲート連続波STED（g-STED）は生細胞画像の撮影を可能にします。超解像顕微鏡を用いてα-シヌクレイン凝集体レベルを調べることで、パーキンソン病の有無を判定できます。

超解像顕微鏡は比較的新しい技術ですが、材料研究において急速に発展しています。ナノテクノロジーと材料科学はどちらもナノ材料の作製に応用されています。超解像顕微鏡は、脂質二重層などの物質の空間分布を研究するためにも広く利用されています。例えば、3D超解像による単一分子検出と位置特定を目的としたカスタムメイドのSTORM/PALMは、光科学研究所（ICFO）から提供されています。同チームは、単一分子ベースの技術と超解像顕微鏡を効果的に組み合わせることで、生物学的応用を生細胞イメージングへと拡大する方法を模索しています。

エンドユーザー別では、基礎研究および応用研究における高度なイメージング技術への需要が高いため、学術研究機関セグメントがエンドユーザー別で超解像顕微鏡市場を支配しています。これらの

地域別分析

世界の超解像顕微鏡市場シェアは、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、ラメアの4つの地域に分かれています。

北米が世界市場を席巻

北米は世界の超解像顕微鏡市場において最も重要なシェアを占めており、予測期間中は8.90%のCAGRで成長すると予想されています。この地域の超解像顕微鏡市場は、半導体、生物科学、ナノテクノロジーなど、様々な分野における技術革新と集中的な研究により成長しています。この地域では感染症の蔓延率が高く、大規模な事業が展開されているため、ライフサイエンス分野が中心セグメントとなり、業界の大きな部分を占めています。さらに、感染症のメカニズム、ウイルスの構造、癌細胞の増殖メカニズムなど、従来の顕微鏡の解像度を超える研究が必要な経路に関する研究もこの地域で行われています。

ヨーロッパは、予測期間中に9.30%のCAGRで成長すると予想されています。この地域の市場は、研究機関やスタートアップ企業の活発な活動により、成長の可能性が高まっています。例えば、欧州分子生物学研究所は2015年10月に光シート顕微鏡用製品の開発事業を立ち上げました。これらの製品のターゲット市場はバイオサイエンス市場です。さらに、バルセロナのIRB（生物医学研究所）とゲノム規制センター（CRG）は、最先端の進歩と生命科学における光学顕微鏡の活用に焦点を当てた第15回国際欧州光学顕微鏡イニシアチブ（ELMI）会議を開催しました。

アジア太平洋地域は、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。これは、この分野への投資に対する外国企業の関心の高まり、ナノテクノロジー研究の急成長、そして研究開発を支援する数々の政府の取り組みによるものです。例えば、総合科学技術会議、日本学術振興会、内閣府は、バイオメディカルデータの研究を目的とした超解像顕微鏡の開発を研究者に奨励するための資金提供イニシアチブを支援しました。さらに、日本顕微鏡学会の年次大会は、顕微鏡業界の発展に焦点を当てています。同学会の第74回年次大会は2018年5月に開催され、3Dイメージングおよびトモグラフィー、低電圧電子顕微鏡、生命科学および物質科学における相関顕微鏡法、走査プローブ顕微鏡法の進歩が発表されました。

中東およびアフリカの超解像顕微鏡市場は、政府の助成金、開発に関する議論や斬新なアイデアの交換のために開催される会議、そして主要企業による高解像度化に向けた継続的な取り組みの結果として、拡大すると予想されています。例えば、様々な遺伝子ネットワークリンクを構築し、現在のイメージングの限界を克服するための数多くの取り組みが行われています。さらに、ムランガラボ施設では、超解像顕微鏡の分野をさらに発展させるためのプロジェクトが開始されています。STEDにおける動的スイッチングのためのRNAおよびDNAプローブの不足、レーザーサイクリングによる細胞損傷、時間分解解像度による動的イメージングといった、現在の技術の限界を克服するための新たな研究が開始されています。これらの研究は、これらの限界を克服し、遺伝子領域と遺伝子ネットワークの間に新たな関係を構築することを目指しています。

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超解像顕微鏡市場のトップ競合他社

1. Leica Microsystems GmbH
2. Nikon Corporation
3. Olympus Corporation
4. ZEISS International
5. Bruker Corporation
6. GE Healthcare
7. Carl Zeiss AG
8. Oxford Instruments plc
9. PerkinElmer, Inc.
10. JEOL Ltd.
11. Hitachi High-Technologies Corporation
12. Nanoimaging Services, Inc.
13. Andor Technology Ltd.
14. Keyence Corporation
15. Veeco Instruments Inc.

最近の開発状況

• 2024年5月 - 株式会社日立ハイテク（以下、「日立ハイテク」）は、高分解能ショットキー走査電子顕微鏡「SU3900SE」および「SU3800SE」の発売を発表しました。これらの装置は、ナノスケールにおけるかさばる高密度試料の観察を極めて高精度かつ効率的に実現します。SU3900SE試料ステージを用いることで、最大5kgの重量試料の観察も可能です。
• 2024年6月 - 研究者らは、微小分子をこれまでにない詳細さで分析するための新たな励起法を開発しました。MINFLUXと呼ばれるこの手法では、分子にパターン化された光を照射します。この新しい手法は、よりシンプルな装置で光パターンを生成するため、より迅速、低コスト、そしてより簡便な手法となり、今後の科学的発見に貢献します。